Biologi

Tahapan Reaksi terang fotosintesis — proses dan produk

28/05/2020

Reaksi terang fotosintesis adalah bagian dari proses fotosintesis yang membutuhkan kehadiran cahaya. Dengan demikian, cahaya memulai reaksi yang menghasilkan transformasi bagian dari energi cahaya menjadi energi kimia.

Reaksi terang fotosintesis terjadi pada tilakoid kloroplas, di mana pigmen fotosintesis yang tereksitasi oleh cahaya ditemukan. Ini adalah klorofil a, klorofil b, dan karotenoid.

Berbagai elemen cahaya diperlukan agar reaksi yang bergantung pada cahaya terjadi. Diperlukan sumber cahaya dalam spektrum yang terlihat. Demikian juga, keberadaan air diperlukan.

Tahapan akhir fotosintesis sebagai produk akhirnya adalah pembentukan ATP (adenosin trifosfat) dan NADPH (nikotinamid dan adenin dinukleotida fosfat). Molekul-molekul ini digunakan sebagai sumber energi untuk memperbaiki CO2 dalam fase gelap. Juga, selama fase ini O2 dilepaskan, produk dari pemecahan molekul H2O.

Persyaratan

Agar reaksi terang terjadi dalam fotosintesis, diperlukan pemahaman tentang sifat-sifat cahaya. Demikian juga, perlu untuk mengetahui struktur pigmen yang terlibat.

Cahaya

Cahaya memiliki sifat gelombang dan partikel. Energi mencapai Bumi dari matahari dalam bentuk gelombang dengan panjang yang berbeda, yang dikenal sebagai spektrum elektromagnetik.

Sekitar 40% dari cahaya yang mencapai planet ini adalah cahaya tampak. Ini ditemukan dalam panjang gelombang antara 380-760 nm. Ini mencakup semua warna pelangi, masing-masing dengan panjang gelombang karakteristik.

Panjang gelombang yang paling efisien untuk fotosintesis adalah ungu ke biru (380-470 nm) dan merah-oranye ke merah (650-780 nm).

Cahaya juga memiliki sifat partikel. Partikel-partikel ini disebut foton dan berhubungan dengan panjang gelombang tertentu. Energi setiap foton berbanding terbalik dengan panjang gelombangnya. Semakin pendek panjang gelombang, semakin tinggi energi.

Ketika sebuah molekul menyerap foton energi cahaya, salah satu elektronnya diberi energi. Elektron dapat meninggalkan atom dan diterima oleh molekul akseptor. Proses ini terjadi pada fase cahaya fotosintesis.

Pigmen

Berbagai pigmen dengan kapasitas untuk menyerap cahaya tampak ada pada membran tilakoid (struktur kloroplas). Pigmen yang berbeda menyerap panjang gelombang yang berbeda. Pigmen-pigmen ini adalah klorofil, karotenoid, dan phycobilin.

Karotenoid memberikan warna kuning dan oranye yang ada pada tanaman. Phycobilins ditemukan di cyanobacteria dan alga merah.

Klorofil dianggap sebagai pigmen fotosintesis utama. Molekul ini memiliki ekor hidrokarbon hidrofobik yang panjang, yang membuatnya melekat pada membran tilakoid. Juga, ia memiliki cincin porfirin yang mengandung atom magnesium. Energi cahaya diserap di cincin ini.

Ada berbagai jenis klorofil. Klorofil a adalah pigmen yang paling langsung mengintervensi reaksi cahaya. Klorofil b menyerap cahaya pada panjang gelombang yang berbeda dan mentransfer energi ini ke klorofil a.

Dalam kloroplas ada sekitar tiga kali lebih banyak klorofil a daripada klorofil b.

Tahapan

skema reaksi terang fotosintesis
skema reaksi terang fotosintesis

Foto Sistem

Molekul klorofil dan pigmen lainnya diatur dalam tilakoid dalam unit fotosintesis.

Setiap unit fotosintesis terdiri dari 200-300 molekul klorofil a, sejumlah kecil klorofil b, karotenoid, dan protein. Area yang disebut pusat reaksi disajikan, yaitu situs yang menggunakan energi cahaya.

Pigmen lain yang ada disebut kompleks antena. Mereka memiliki fungsi menangkap dan melewatkan cahaya ke pusat reaksi.

Ada dua jenis unit fotosintesis, yang disebut sistem foto. Mereka berbeda karena pusat reaksinya berhubungan dengan protein yang berbeda. Mereka menyebabkan sedikit perubahan dalam spektrum serapannya.

Dalam fotosistem I, pusat reaksi terkait klorofil a memiliki puncak penyerapan 700 nm (P700). Dalam fotosistem II puncak penyerapan terjadi pada 680 nm (P680).

Fotolisis

Selama proses ini, kerusakan molekul air terjadi. Berpartisipasi dalam sistem foto II. Sebuah foton cahaya menyerang molekul P680 dan mendorong elektron ke tingkat energi yang lebih tinggi.

Elektron tereksitasi diterima oleh molekul pheophytin, yang merupakan akseptor antara. Selanjutnya, mereka melintasi membran tilakoid di mana mereka diterima oleh molekul plastoquinone. Elektron akhirnya ditransfer ke P700 dari sistem foto I.

Elektron yang ditransfer oleh P680 digantikan oleh yang lain dari air. Protein yang mengandung mangan (protein Z) diperlukan untuk memecah molekul air.

Ketika H2O rusak, dua proton (H +) dan oksigen dilepaskan. Diperlukan dua molekul air untuk membelah satu molekul O2 yang akan dilepaskan.

Profofosforilasi

Ada dua jenis fotofosforilasi, tergantung pada arah aliran elektron.

Fotofosforilasi non-siklik

Fotosistem I dan II keduanya campur tangan di dalamnya. Ini disebut non-siklus karena aliran elektron berjalan satu arah.

Ketika eksitasi molekul klorofil terjadi, elektron akan bergerak melalui rantai transpor elektron.

Ini dimulai pada sistem foto I ketika foton cahaya diserap oleh molekul P700. Elektron tereksitasi ditransfer ke akseptor primer (Fe-S) yang mengandung besi dan sulfida.

Lalu ia pergi ke molekul ferredoxin. Selanjutnya, elektron pergi ke molekul transporter (FAD). Ini mentransfernya ke molekul NADP + yang menguranginya menjadi NADPH.

Elektron yang diberikan oleh fotosistem II dalam fotolisis akan menggantikan yang diberikan oleh P700. Ini terjadi melalui rantai transpor yang terbuat dari pigmen yang mengandung zat besi (sitokrom). Selain itu, plastocyanin (protein yang memiliki tembaga) ikut campur.

Selama proses ini, kedua molekul NADPH dan ATP diproduksi. Untuk pembentukan ATP, enzim ATPsintetase mengintervensi.

Fotofosforilasi siklik

Ini hanya terjadi pada sistem foto I. Ketika molekul pusat reaksi P700 tereksitasi, elektron diterima oleh molekul P430.

Selanjutnya, elektron dimasukkan ke dalam rantai transpor antara kedua sistem foto. Molekul ATP diproduksi dalam proses. Tidak seperti fotofosforilasi non-siklik, NADPH tidak diproduksi dan O2 tidak dilepaskan.

Pada akhir proses transpor elektron, mereka kembali ke pusat reaksi fotosistem I. Untuk alasan ini, itu disebut fotofosforilasi siklik.

Produk akhir

Pada akhir reaksi terang, O2 dilepaskan ke lingkungan sebagai produk sampingan dari fotolisis. Oksigen ini keluar ke atmosfer dan digunakan dalam respirasi organisme aerob.

Produk akhir lain dari fase cahaya adalah NADPH, koenzim (bagian dari enzim non-protein) yang akan berpartisipasi dalam fiksasi CO2 selama siklus Calvin (fase gelap fotosintesis).

ATP adalah nukleotida yang digunakan untuk mendapatkan energi yang diperlukan dalam proses metabolisme makhluk hidup. Ini dikonsumsi dalam sintesis glukosa.

Secara ringkas persamaan kimia Reaksi terang sebagai berikut:

Air + ADP + NADP + fosfat + Energi cahaya → ATP + NADH + Oksigen

No Comments

Leave a Reply